第4章粘塵棒煤層注水減塵技術(shù)(DOC)

潞安礦區(qū)綜合防塵技術(shù)及實(shí)踐潞安礦區(qū)綜合防塵技術(shù)及實(shí)踐1041044煤層注水減塵技術(shù)煤層注水的實(shí)質(zhì)是通過煤壁向煤體深部打鉆孔的辦法用壓力水濕潤尚未開采的煤體，在開采過程中大大減少或基本抑制浮游粉塵的產(chǎn)生。動壓水被壓入煤體后，沿著煤層中裂隙或?qū)?、?jié)理通道緩慢滲透流動，水均勻分布于煤層無數(shù)細(xì)微的裂隙和孔隙之中，使煤體采前充分預(yù)濕。這種方法既能抑制回采過程中伴生的大量煤塵，又能使煤層的構(gòu)造裂隙中原生煤塵喪失飛揚(yáng)能力，是一種最為積極而有效的防塵技術(shù)，是一種治本性的防治方法］。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于潞安礦區(qū)王莊煤礦、漳村煤礦、石圪節(jié)礦等礦井并取得良好效果。下面將以王莊煤礦4339綜采工作面為例介紹長鉆孔煤層注水在潞安礦區(qū)的應(yīng)用情況；以漳村煤礦2202綜采工作面為例介紹粘塵棒煤層注水在潞安礦區(qū)的應(yīng)用情況。長鉆孔煤層注水工作面概況4339面北臨4337已采工作面，南為4341未采工作面，西為嶺上村村莊煤柱，東接43三下山皮帶和軌道。工作面所采3#煤，賦存于二疊系山西組地層中下部，為陸相湖泊型沉積；在本工作面范圍內(nèi)，煤層厚度穩(wěn)定，煤層總厚7.06?7.30m，平均7.18m，煤層傾角一般為0°?15°，平均7.5°。全煤含夾矸五層，上部兩層，下部3層，累計厚度0.45m；煤層結(jié)構(gòu)(m)：0.25(0.10)0.30(0.14)4.2(0.03)0.45(0.15)0.85(0.03)0.68；可采指數(shù):Km=1；變異系數(shù):8.42%。該煤屬低磷、低硫、中灰，高發(fā)熱量之貧瘦煤，動力用煤。工作面傾斜長185.5m；走向長：730?710m，平均720m；總面積133560m2。煤層厚度6.79m，容重為1.35t/m3,回采率為93%。4.1.2鉆孔布置長鉆孔注水主要用于長壁式采煤法，鉆孔沿煤層的走向布置傾向打鉆孔。單向鉆孔能濕潤工作面全長的煤體時，直接從回風(fēng)巷或運(yùn)輸平巷平行于工作面打下

向或上向鉆孔，如圖4-1所示，當(dāng)單向鉆孔不能濕潤工作面全長的煤體時，則采用雙向鉆孔注水，如圖4-2所示⑵。圖4-1單向長鉆孔注水方式示意圖（a）上向孔；（b）下向孔1——上平巷；2——開切跟；3——下平巷1 23圖4-2雙向長鉆孔注水方式示意圖1——回風(fēng)巷；2——開切眼；3——運(yùn)輸巷4.1.3注水方法因煤層透水性較差，如果水壓較低，很難取得良好的防塵效果。因此，必須采取動壓注水方法［3］（圖4-3），采用5D-2/150型煤層注水泵進(jìn)行注水，動壓注水系統(tǒng)如圖4-4所示。85167圖85167圖4-3動壓多孔注水示意圖1——水泵；2——截止閥；3——中高壓水表；4——單向閥；5——流量調(diào)節(jié)閥；6——水表；7——注水鋼管；8——封孔器

131617圖131617圖4-4長鉆孔動壓注水系統(tǒng)示意圖1——煤幫；2——壓力表；3——截止閥；4——封孔器；5——高壓膠管；6——三通；7——截止閥；

8——安全閥；9——快速接頭；10——膠管；11——水表；12——壓力表；13——水表；14——水泵；

15——膠管；16——水管；17——水桶4.1.4注水參數(shù)的確定1）鉆孔直徑主體鉆機(jī)直徑一般為44?70mm。如果采用封孔器封孔，則孔徑應(yīng)適合封孔器的要求；如果采用水泥砂漿封孔，封孔段的直徑應(yīng)擴(kuò)大到75?95mm。2）鉆孔長度單向鉆孔長度按下式計算；L=Lg-S （4-1）式中：L一鉆孔長度，m,Lg一采煤工作面長度，m,S——保留煤體寬度，一般情況下。均取S=20m,而煤層透水性很強(qiáng)的向下孔，可取S=（1?2）L,m。3 3g雙向鉆孔的各向鉆孔長度按下式計算：L（4-2）L—s--15（4-2）Z3）鉆孔間距鉆孔間距的大小取決于煤層的透水性、滲透的向異性、煤層厚度及傾角、鉆孔方向等因素，鉆孔間距為15?20m。4）注水流量與注水量動壓注水時，單孔注水流量qd=0.3?2.0m3/h。噸煤注水量在0.02?0.04m3/t之間，單孔注水量按下式計算：Qz=k.hm%Lz?PmG (4-3)式中：Qz一單孔注水量，m3；k一鉆孔前方煤體濕潤系數(shù)，1.1?1.3；hm—煤層厚度，m；Lj——鉆孔間距，m；Lz——鉆孔長度，m；pm _煤的密度，t/m3；8——噸煤注水量，m3/t。注水量的計算，關(guān)鍵在于噸煤注水量8的選取。5)注水壓力注水壓力低于地層壓力而高于煤層瓦斯壓力。常以鉆孔的注水流量調(diào)節(jié)注水壓力，一般按下式計算：(12T5)PwWpsWpy, (4-4)式中：py—上覆巖層的壓力，MPa。6)注水時間注水時間按下式計算：T=Q或T=Q (4-5)VV式中：T 注水時間，h；V——一個鉆孔的注水流量，m3/h。在實(shí)際注水中，常把在預(yù)定濕潤范圍內(nèi)的煤幫出現(xiàn)均勻“出汗”(滲出水珠)的現(xiàn)象，作為判斷煤體是否全面濕潤的輔助方法?！俺龊埂焙蠡蛟凇俺龊埂焙笤龠^一段時間，便可結(jié)束注水。動壓注水一般都為幾天，短的僅幾十個小時。7)同時注水鉆孔數(shù)量n='I” (4-6)24Lj式中：n——同時注水的鉆孔數(shù)量；vm一工作面日推進(jìn)速度，m/d。

8)超前工作面的距離(4-7)t?v(4-7)L=―m+Lc24t式中：LcLt式中：LcLt停止注水時鉆孔距工作面的距離，應(yīng)為8?20m。4.1.5封孔方法及封孔深度長孔注水封口問題是注水的一個關(guān)鍵問題，要保證壓力水不從孔口及其附近的煤壁泄漏，就必須在一定的封孔深度下；將孔口封閉嚴(yán)密、堅(jiān)固。王莊煤礦目前綜合采用人工水泥封孔和封孔器封孔兩種方法。1)人工水泥封孔法(1)水泥砂漿灌注法[4]這種方法用于下向孔。先在注水管首端距管口100mm處焊一比擴(kuò)孔直徑略小的圓盤，在管前端100mm位置捆扎少量棉紗等物，并將注水管插入孔內(nèi)，用以固定注水管和防止漏漿。注水管露出煤壁0.5m。如圖4-5所示。圖4-5圖4-5人工水泥砂漿封孔1一鉆孔；2一擋盤；3一注水管；4一水泥砂漿(2)人工裝填搗實(shí)法當(dāng)封孔長度較短(不超過5m),煤層傾角不太大，可采用此方法。其作法是:將普通水泥摻入一定量的砂子拌均勻，摻入少量水搓成炮泥狀，同裝填炮泥一樣，或用鏟式工具送入孔內(nèi)。為了增加填入后的密實(shí)性，每次送0.5?1.0m的填料到眼底，就應(yīng)用木楔搗實(shí)，以保證封孔質(zhì)量。此法較費(fèi)工，勞動強(qiáng)度大且效率低下。(3)送泥器封孔法這種方法是通過送泥器（圖4-6）把稠水泥漿送到10m多深的鉆孔內(nèi)，所用的稠水泥與人工裝填搗實(shí)法相同。送泥器送到鉆孔內(nèi)預(yù)定位置，送泥器接頭工與鉆桿相連，鉆桿通過高壓膠管與高壓水泵連接，利用水的壓力，推動活塞將稠水泥砂漿送進(jìn)鉆孔，反復(fù)進(jìn)行直至達(dá)到計劃的封孔長度為止。7 65 4 3 2 1圖4-6送泥器示意圖1——拉桿；2——接頭；3——套筒；4——壓墊；5——活塞；6——密封圈；7——螺桿這種方法的封孔長度一般在10m以內(nèi)，若煤層較堅(jiān)硬，可少封。（4）壓氣封堵法這種方法主要用于上向孔。該法采用壓風(fēng)罐或井下壓風(fēng)管網(wǎng)的壓氣，把水泥砂漿送入鉆孔。（5）泥漿泵封堵法。此方法亦用于上向孔，采用諸如TBW5C/15型泥漿泵將水泥砂漿注入鉆孔。要采用不易沉淀的砂漿，這樣便于泥漿泵吸進(jìn)與排出。對孔口封堵，可采用木楔固緊、黃泥封堵的方法。水泥封孔法勞動強(qiáng)度較大，耗工費(fèi)料，特別是注水鋼管被埋人煤層內(nèi)會給采煤機(jī)割煤時帶來麻煩；但由于比較可靠，該礦基本上采用這種方法。2）封孔器封孔方法在長鉆孔的封孔中，因封孔深度比較大，所以多采用封孔器封孔。使用封孔器封孔，對鉆孔質(zhì)量要求較高，孔徑要圓，孔壁要平，彎度要小，孔壁直徑比封孔器膠筒直徑大5?10mm為宜。如圖4-7所示，螺旋式封孔器由帶螺桿的內(nèi)管、外管，螺母膠筒等組成。封孔時旋轉(zhuǎn)手柄，帶動螺母旋轉(zhuǎn)，使內(nèi)、外管相向運(yùn)動，通過托盤將橡膠筒壓縮膨脹，將孔壁封住。水經(jīng)封孔器內(nèi)管進(jìn)入鉆孔，注水結(jié)束后，松退螺母，橡膠筒靠本身彈力恢復(fù)原形，從鉆孔取出。如果封孔較深，操作時時可增加內(nèi)外套管長度和膠筒數(shù)量。

1 2 3 45678 910 11 1213圖4-71 2 3 45678 910 11 1213圖4-7螺旋式封孔器1——接頭；2——螺母；3——手柄；4——墊板；5——定向銷；6——套管；7——螺桿；8一傳力墊；9一外管；10——內(nèi)管；11——托盤；12——膠球；13——螺帽；14——手柄水力膨脹封孔器由噴咀1、脹芯接頭2、“O”型密封圈3、螺套4及膨脹膠管5組成（圖4-8）。其工作原理是：壓力水進(jìn)入封孔器，水流從噴咀流出時產(chǎn)生壓力降，膨脹膠管內(nèi)的水壓升高，將膠管膨脹，封住鉆孔。123 45圖4-8123 45圖4-8膨脹式封孔器1——噴咀；2——脹芯接頭；3——“O”型密封圈；4——螺套；5——膨脹膠管3）封孔深度封孔深度取決于注水壓力、煤層的裂隙發(fā)育程度、沿巷道邊緣煤體的破碎帶寬度、煤的透水性及鉆孔方向等。一般注水壓力高、煤層裂隙發(fā)育及煤層滲透水性能強(qiáng)的上向鉆孔，其封孔深度要大。原則上封孔深度必須超過破碎帶寬度，而且在煤層的濕潤范圍未達(dá)到預(yù)計的濕潤半徑之前，不得從巷道滲水，更不得跑水。一般是通過實(shí)驗(yàn)定出合理的封孔深度。王莊煤礦4339工作面的封孔深度通常是2.5?10m，有的大于10m。4.1.6注水設(shè)備器材煤層注水所使用的設(shè)備器材主要包括鉆機(jī)、水泵、封孔器、分流器及注水水表等。[5]表等。[5]1）鉆機(jī)王莊煤礦注水常用的鉆孔設(shè)備如表4-1所列。表4-1常用煤層注水用鉆機(jī)一覽表鉆機(jī)名稱功率（kw）最大鉆孔深度（煤層）（m）備注KHYD40KBA型礦用隔爆電動巖石鉆280原YDX40A型旋轉(zhuǎn)式巖石電鉆2）注水泵注水泵是動壓注水的主要設(shè)備，按注水條件和供水方式分為2類：一類是由固定集中泵站供水的大流量注水泵；另一類是移動式的小流量注水泵。后者因可以節(jié)省大量高壓供水管路，且較經(jīng)濟(jì)和方便，故采用較多。該礦廣泛使用5D-2/150型或5BG-2/160型煤層注水泵。3）封孔器在長鉆孔煤層注水中采用以下2種封孔器進(jìn)行封孔：（1）YPA型水力膨脹式封孔器，如圖4-9所示。這是常用的一種水力驅(qū)動封孔器。使用時，將封孔器與注水鋼管連接起來送至封孔位置，通過高壓膠管與水泵連通。開泵后壓力水進(jìn)入封孔器，水流從封孔器前端的噴嘴流出后進(jìn)入鉆孔，同時產(chǎn)生壓力降，膨脹膠管內(nèi)的水壓升高，將膠管膨脹，封住鉆孔。注水結(jié)束后，封孔器膠筒將隨壓力下降而恢復(fù)原狀，可取出備用。圖4-9YPA型水力膨脹式封孔器1——擋水罩；2——噴嘴；3——“O”形密封圈；4——外套；5——芯子；6——膨脹膠管（2）MF型摩擦式封孔器，如圖4-10所示。封孔時將封孔器與注水管（鋼管）連接起來，送至鉆孔內(nèi)的封位置。順時針旋動注水管，使其向前移動，這時橡膠密封筒被壓縮而徑向脹大，封住鉆孔。注水結(jié)束后，逆時針旋轉(zhuǎn)注水管，密封膠管卸壓，膠筒即恢復(fù)原狀，可從孔中取出。1 2 3 4 5 6 78圖4-10MF型摩擦式封孔器1——注水管；2——連接器；3——推壓器；4——墊圈；5——密封膠筒；6——中間隔墊｝7——短管螺母；8——安全銷4）分流器分流器是動壓多孔注水不可缺少的器件，其動作原理是根據(jù)流體動力學(xué)壓力平衡原理設(shè)計制成的。流量調(diào)節(jié)是由滑閥及其支撐的彈簧完成的。水進(jìn)入后，閥體由于前后的壓力變化而移動，將一個環(huán)形閥隙擴(kuò)大或縮小從而保持恒定的流量。5）水表當(dāng)注水壓力大于1MPa時，應(yīng)采用高壓水表，如DC-4.5/200型注水水表，耐壓20MPa，流量45m3/h；注水壓力小于1MPa時，可采用一般的自來水水表，如LXS-67型旋翼濕式水表等。6）壓力表煤層注水壓力表為普通壓力表，壓力表表面的指示壓力應(yīng)為注水管中最大壓力的1.5倍，水泵出口端的壓力表，其最大指示壓力應(yīng)為泵壓的1.5?2倍。7）注水器材煤層注水由于選擇的參數(shù)不同，選用的器材也不相同。動壓高壓注水采用高壓截止閥、鋼絲編織作襯墊的高壓膠管及接頭，供水管路采用無縫鋼管。4.2粘塵棒煤層注水粘塵棒制作工藝為提高注水效果，在研究粘塵棒配方的基礎(chǔ)上，制作出了一種能直接插入注水鉆孔的棒狀粘塵劑制作工藝，其工藝流程如圖4-11所示⑹。圖4-11中的升膜蒸發(fā)器是垂直長管式蒸發(fā)器的一種。加熱管徑可根據(jù)需要采取25?50mm，管長和管徑之比約為：100?150：1?；虾洼o料1的液體送入蒸發(fā)器底部，在加熱管內(nèi)被加熱到沸騰、氣化，產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體向上流動；溶液則為蒸發(fā)氣體所帶動，呈膜狀沿管壁上升，形成兩相流動；液膜上升過程中繼續(xù)蒸發(fā)。液膜的形成全靠蒸發(fā)氣體的剪應(yīng)力，所以蒸汽的流速必須維持在異地的數(shù)值上。本研究中，常壓下出口蒸汽流速控制在了20?60m/s,減壓下再高出5?20m/s。汽液兩相到達(dá)蒸發(fā)器頂部，流入分離器，分離二次蒸汽后再進(jìn)入降膜蒸發(fā)器中。降膜蒸發(fā)器與升膜蒸發(fā)器一樣，也屬于垂直長管式蒸發(fā)器類型，但料液是從蒸發(fā)器的頂部加入的。在重力作用下，料液沿管壁成膜狀下降。液膜在下降時蒸發(fā)增濃，在底部形成完成液。基料完成液在儲液槽中降溫并添加輔料2以后，進(jìn)入粘塵棒成型裝置，形成最終的產(chǎn)品。9圖9圖4-11粘塵棒制作工藝流程圖1——基料+輔料1；2——升膜蒸發(fā)器；3——分離器；4——降膜蒸發(fā)器；5——液體分布器；6——輔料2；7——儲液池；8——粘塵棒成型裝置；9——粘塵棒產(chǎn)品為求簡便，漳村煤礦通過以下生產(chǎn)工藝完成了粘塵棒的制作。首先，將生產(chǎn)高效抑塵劑的基料（氯化鈣、氯化鎂）放入熔爐爐中高溫加熱，加熱至約300℃。使抑塵劑基料受熱熔化成液態(tài)。同時，加入輔料到熔爐，通過不斷攪拌與液態(tài)基料均勻混合。全部熔化后用大的舀子盛上熔化后的液態(tài)抑塵劑，然后依次倒入到粘塵棒模具里。模具如圖4-12所示，粘塵棒模具是插在裝模具用手推車?yán)铮ㄈ鐖D4-13），這個手推車有若干與粘塵棒模具相匹配的洞，這

些洞起著固定模具的作用，手推車底下是用耐火材料墊著的。全部倒入后待到冷卻凝固成固態(tài)后，人工將模具掰開，取出里面的粘塵棒。取出后的粘塵棒及粘塵棒模具如圖4-14。圖4-12粘塵棒模具圖4-13裝粘塵棒模具用手推車圖4-14粘塵棒與模具根據(jù)以上生產(chǎn)工藝，漳村礦批量生產(chǎn)了若干根（每根長500mm、直徑在50?70mm之間）粘塵棒產(chǎn)品，供煤層注水應(yīng)用。4.2.2工作面概況粘塵棒煤層注水減塵技術(shù)應(yīng)用于潞安礦區(qū)的漳村煤礦2202綜采工作面。礦井設(shè)計開采二疊紀(jì)山西組的3#煤層，煤層厚度5.33m?7.29m平均厚度6.45m。煤層賦存穩(wěn)定，走向南北，傾向向西，傾角3°?11°,平均傾角5°,可采指數(shù)為1,變異指數(shù)為3.6%,普氏硬度系數(shù)f=0.8—1。煤種為SM、PSM、PM,煤質(zhì)優(yōu)良，是理想的工業(yè)用煤。為檢驗(yàn)粘塵棒煤層注水的實(shí)際防塵效果,以便進(jìn)一步改進(jìn)粘塵棒的防塵性能,需要嚴(yán)格規(guī)范注水參數(shù)的測定方法,明確要求煤層注水鉆孔布置、注水時間、井下測定所需器具、測定地點(diǎn)以及作業(yè)人員安全技術(shù)注意事項(xiàng)等。4.2.3注水鉆孔布置與注水時間要求鉆孔開孔位置距離煤層頂板約1m。為了保證鉆孔煤層注水效果，順煤層所打的每一個注水鉆孔，鉆孔間距35m,鉆孔深度均在40m以上，各鉆孔的封孔深度均為4.5m。鉆孔傾角10°，與煤層傾角保持一致。采用水泥砂漿封孔，砂漿比例為1：1,設(shè)計封孔長度5m。鉆孔位置如下圖，0#鉆孔為未注水鉆孔；1#鉆孔為添加粘塵棒注水鉆孔；2#鉆孔為正常注水鉆孔［7］。圖4-152202工作面注水鉆孔布置示意圖注水時間應(yīng)以注水煤層的盡可能充分濕潤為標(biāo)準(zhǔn), 兼顧現(xiàn)場采掘生產(chǎn)工序的基本要求,確定每個注水鉆孔累計注水時間至少不低于 48小時。

4.2.4煤層注水效果的測定方法1）所需器具：準(zhǔn)備測塵儀（至少2臺）和測塵人員的防塵口罩等個體防護(hù)器具，檢查其外觀和使用性能是否良好。（1）采煤機(jī)采煤作業(yè)：采煤后立即在測點(diǎn)1測塵；5min后在測點(diǎn)2開始測塵。采樣器測定時間均為：2min。采樣器流量：20L/min；（2）移架作業(yè)：移架時要在架前（測點(diǎn)3）測塵0.5min后，在架后（測點(diǎn)4）開始測塵，采樣器測定時間均為：4min。采樣器流量：20L/min。4）降塵效果測定的其它技術(shù)要求：應(yīng)在工作面回采至距注水鉆孔約20m處開始測塵。（1）每2日組織全面測定一次，需要測定至注水鉆孔處為止。（2）在測塵地點(diǎn)，同時應(yīng)測定風(fēng)速大小。（3）在地面需要及時稱量濾膜，并將風(fēng)速、該作業(yè)班產(chǎn)煤量等數(shù)據(jù)一起寫入測定記錄中。（4）測定時，兩臺測塵儀分別布置在距回采工作面各5m的進(jìn)、回風(fēng)巷道中部，進(jìn)風(fēng)巷道中的測塵儀的測定時間要超過回風(fēng)巷道中的測塵儀約10min。（5）煤層注水的降塵率按下式計算：(G—G)-(G'—G')(4-8)2G-g)1(4-8)21式中G1、G2——分別為開采注水煤層時，回采工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道中測定的粉塵濃度，mg/m3；G1'、G2'——分別為開采注水煤層時，回采工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道中測定的粉塵濃度，mg/m3。4.2.5煤層注水參數(shù)的確定方法需要測定的注水參數(shù)包括：注水濕潤半徑、注水壓力、注水時間、注水流量、封孔方式及長度、鉆孔實(shí)際深度、鉆孔的偏移量、鉆孔間距等。1）煤體濕潤半徑的測定：煤層注水效果與煤體含水量有著直接的關(guān)系。一般認(rèn)為，煤體水分增加1%才有較高的降塵效果，因此要考察注水后的水分增加值，并以注水鉆孔為中心，周圍煤體的水分增加1%的界限確定為濕潤半徑。（1）采樣要求：注水時間滿足要求后，離注水鉆孔20m的工作面開始，在距進(jìn)、回風(fēng)道各10m處以及工作面中部，采集打炮眼時的鉆粉，裝入塑料薄膜袋中，帶回地面化驗(yàn)。應(yīng)在工作面回采至注水區(qū)域約20m處開始采樣。取樣應(yīng)在新鮮煤壁上進(jìn)行，以免水分蒸發(fā)影響分析結(jié)果。隔一日采樣一次，需采樣至注水鉆孔處。每次采樣均要在同一位置的煤壁處進(jìn)行，具體采樣地點(diǎn)：距進(jìn)、回風(fēng)巷各10m的工作面煤壁，工作面中部的煤壁，共3個采樣點(diǎn)。（2）采樣步驟如下：采樣使用刻槽法。首先剝?nèi)ッ簩颖砻嫜趸瘜?，并仔?xì)平整表面，垂直層里方向從頂板到底板刻一寬20cm、深15cm的槽。在采樣地點(diǎn)的底板上放好一塊鋪布，采下煤樣落在鋪布上。在進(jìn)行適當(dāng)破碎和縮分之后，全部裝入煤樣袋內(nèi)，將袋口扎緊，并填好標(biāo)簽。在地面要按GB474“煤樣的制備方法”第5.13條之規(guī)定制備煤樣。在地面要按GB474“煤樣的制備方法”第6.13條之規(guī)定制備煤樣。注水時間滿足要求后，采用煤電鉆（要用螺旋鉆桿），在布置注水鉆孔的巷道內(nèi)，從注水鉆孔開始，每隔10m打一個鉆孔。打鉆至5m以后，開始采集鉆粉，裝入塑料薄膜袋中，帶回地面化驗(yàn)。（3）結(jié)果整理：測定結(jié)果的整理需要按照GB/T15334-94“煤的內(nèi)、外在水分測定方法”等標(biāo)準(zhǔn)的要求，在煤質(zhì)科專門測定出各煤樣的內(nèi)在水分和外在水分。2）其他注水參數(shù)的測定（1）注水壓力：采用壓力表直接在注水管路上測定。（2）注水時間：由專人負(fù)責(zé)計算累計注水時間。（3）注水流量：采用流量計或高壓水表直接在注水管路上測定。（4）鉆孔實(shí)際深度：采用數(shù)鉆桿法。（5）鉆孔間距：采用數(shù)支架法。實(shí)際施工參數(shù)具體見下表4-2。普通注水和添加粘塵棒注水的注水參數(shù)對比注水參數(shù)選擇為了便于分別測定普通注水與添加粘塵棒注水的降塵效果和濕潤半徑，按照上節(jié)制定的實(shí)驗(yàn)方法（圖4-15），在2202綜采工作面鉆孔3個，其中0#鉆孔為未注水孔，1#鉆孔為添加粘塵棒注水鉆孔，2#鉆孔為正常注水鉆孔。鉆孔開孔直徑為75mm，鉆桿直徑為42mm，鉆孔開孔位置距離煤層頂板約為1m。鉆孔間距為40m，鉆孔深度均在40m以上，鉆孔傾角30o,與煤層傾角保持一致。采用水泥砂漿封孔，砂漿比例為1：1,設(shè)計封孔長度5m。其煤層注水鉆孔實(shí)際施工參數(shù)表可見表4-3。

表4-32202放頂煤綜采工作面煤層注水鉆孔實(shí)際施工參數(shù)表序號鉆孔傾角（。）鉆孔深度（m）封孔深度（m）鉆孔間距（m）注水時間（h）注水量（m3）注水壓力（MPa）備注1#304254024312.5粘塵棒注水2#30434.54028242.6普通注水注水流量、煤體濕潤半徑測定結(jié)果分析注水流量也稱注水速度，即單位時間內(nèi)的注水量，它與孔長、孔徑、煤的滲透性有關(guān)。本次測定由每個鉆孔實(shí)際注水流量表的數(shù)據(jù)進(jìn)行測定如表4-4所示。濕潤半徑如表4-5所示。表4-4鉆孔的注水流量測定序號鉆孔深度（m）封孔深度（m）注水壓力（MPa）日注水時間（h）總?cè)兆⑺畷r間（日）總注水量（m3）注水流量（m3/h）1#4252.546311.292#434.52.647240.86表4-5添加粘塵棒注水工藝濕潤半徑的測定采樣日期（日/月）15/816/817/818/819/820/8距鉆孔距離（m）2722171272含水量（％）3.64.24.54.44.254.3在2202綜采面中分別通過采用刻槽法和鉆粉法分別對原煤、傳統(tǒng)注水及添加粘塵棒注水的煤體含水量進(jìn)行測定。其測定結(jié)果可見圖4-17和表4-6。量含分水的中體煤量含分水的中體煤圖4-17漳村礦2202放頂煤綜采工作面煤層注水潤濕效果比較圖表4-6普通注水工藝濕潤半徑的測定采樣日期（日/月）18/919/920/921/922/923/925/9距鉆孔距離（m）322722181380含水量（％）2.52.52.43.24.153.94.2通過分析以上這些圖表可以看出，普通注水濕潤半徑為15?18m（按原煤樣含水量為2.5%?2.6%計算）；添加粘塵棒注水工藝濕潤半徑的測定值達(dá)到27m以上。注入水的蒸發(fā)情況對比為了便于進(jìn)行多方位的比較純水與粘塵棒稀釋液的蒸發(fā)速度，采取浸潤法及煤壁刻槽采樣法兩種測定方法，現(xiàn)分述如下：1）浸潤法測定網(wǎng)為考察純水與不同濃度的粘塵棒溶液浸潤煤體后，在一定時間內(nèi)的蒸發(fā)情況。在地面制作出6個浸潤煤樣，放置到井下一定時期后，取回地面進(jìn)行稱量、計算，測定結(jié)果如表4-7所示。表4-7浸潤法蒸發(fā)情況計算表編號煤樣重（g）添加水重量（g）粘塵棒重量（g）煤樣水分（％*）25天后水分損益量（g）25天后樣品水分（％）62天后水分損益量（g）62天后樣品水分（％）對比值（添加粘塵棒后水分/純水水分）1506018.5-82.5-82.51.02506118.5一410.5-312.55.03506218.5-312.5018.57.44506318.5+120.5+325.510.25506418.5+222.5+630.512.26506518.5+324.5+936.514.4注“*”：因煤樣取自地面的塊煤，煤樣本身含有6.5%的水分。浸潤法蒸發(fā)測定的結(jié)果表明：（1）煤層注水中添加粘塵棒可有效地控制水分蒸發(fā)現(xiàn)象。在相同條件下，煤體添加2%?10%（重量比）的粘塵棒，可使煤中水分蒸發(fā)量降低4.2?9.8倍。（2）煤體中的純水水分容易蒸發(fā)，25日后煤體中的水分含量后可降至2.5%以下，低于煤層注水需要的含水量大于4%的標(biāo)準(zhǔn)，因此，正常注水的超前時間應(yīng)根據(jù)實(shí)測蒸發(fā)周期確定。2）煤壁刻槽采樣法測定為了確定煤層注水中添加粘塵棒防止水分蒸發(fā)的實(shí)際效果，還采取了煤壁刻槽采樣方法。具體步驟如下：當(dāng)回采工作面采至1#鉆孔附近時，在距進(jìn)、回風(fēng)巷各20m的工作面煤壁以及工作面中部的煤壁上各選取了3個采樣點(diǎn)。在每個采樣點(diǎn)，首先為了防止水分蒸發(fā)影響分析結(jié)果，在新鮮煤壁上進(jìn)行取樣，剝?nèi)ッ簩颖砻嫜趸瘜?，并仔?xì)平整煤層表面，平整后的表面必須垂直頂、底板；然后在平整過的煤層表面上，垂直層理方向從頂板到底板刻一寬20cm、深15cm的槽。表4-8煤層注水濕潤煤體效果測定表試樣編號N12mN22mN27mC8m器皿+試樣質(zhì)量（g）73.475081.553878.115665.856772,376468.499173.825172,374器皿質(zhì)量（g）63.472071.551368,112255.852762.372058.495563.823462.372試樣質(zhì)量（g）10.003010.002510.003410.001710.004410.003610.001710.002干燥后器皿+試樣質(zhì)量（g）1#72,794080.875877,479665,224771,832467.950173,442171.9842#72,794480.876177,479965.224971.832667.950473,442471.984Mt(%)6.816.786.366.325.445.493.833.90Mt均（％）6.806.345.463.86在采樣地點(diǎn)的底板上放好一鋪布，采下煤樣落在鋪布上。適當(dāng)破碎和縮分后，全部裝入煤樣袋內(nèi)，將袋口扎緊，并填好標(biāo)簽。在地面要按GB474-1996“煤樣的制備方法”第6.13條之規(guī)定制備煤樣并測定其水分。測定結(jié)果如圖4-18所示。圖4-18粘塵棒防蒸發(fā)性能測定（刻槽法）由圖4-18可知：（1）盡管停注時間達(dá)60余天，但在注水時添加粘塵棒后，仍可使工作面煤壁的水分達(dá)到6%以上，大于煤層注水需要的含水量（4%）；（2）由于受注水潤濕半徑的影響，隨著遠(yuǎn)離注水鉆孔，煤體中的水分將逐漸降低，基本上呈線性規(guī)律；（3）由采樣點(diǎn)H可見，添加粘塵棒可使注水潤濕半徑最高可以達(dá)到40m左右。煤層注水應(yīng)用效果根據(jù)4.2章節(jié)所列的要求和方法，對漳村礦2202綜采工作面生產(chǎn)情況，在未注水、普通注水、添加粘塵棒注水三個方面進(jìn)行現(xiàn)場測定，具體測定結(jié)果如下表4-9、表4-10、表4-11及圖4-19所示。表4-9開采未注水煤層時粉塵濃度測定（單位：mg/m3）-....工序日期 -....進(jìn)風(fēng)移架上割煤下割煤回風(fēng)8月13日6.048189111738月14日4.245193978月15日3.33614212367平均4.843.0174.7117.079.0表4-10開采普通注水煤層時粉塵濃度測定（單位：mg/m3）?■'---.'工序日期 '一、一進(jìn)風(fēng)移架上割煤下割煤回風(fēng)距鉆孔的距離/m9月19日13.04516314969279月20日7.0311118553229月21日4917913582189月22日4.2 47139月23日3.31964343